2023版高三一轮总复习生物人教版选择性必修2 第9单元 第3讲生态系统的结构及其稳定性

第3讲生态系统的结构及其稳定性[课标要求]1．阐明生态系统由生产者、消费者和分解者等生物因素以及阳光、空气、水等非生物因素组成，各组分紧密联系使生态系统成为具有一定结构和功能的统一体2．讨论某一生态系统中生产者和消费者通过食物链和食物网联系在一起形成复杂的营养结构3．解释生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定，并维持动态平衡的能力4．举例说明生态系统的稳定性会受到自然或人为因素的影响，如气候变化、自然事件、人类活动或外来物种入侵等5．阐明生态系统在受到一定限度的外界干扰时，能够通过自我调节维持稳定[核心素养](教师用书独具)1．生态系统属于生命系统，具有一定的结构和功能，能保持相对稳定。(生命观念)2．比较生产者与消费者、分解者的异同；根据生态系统各成分的功能，构建食物链和食物网模型。(科学思维)3．通过分析提高生态系统的稳定性措施，形成保护生物与环境的责任感。(社会责任)考点1生态系统的成分和营养结构1．生态系统的概述2．生态系统的组成成分(1)非生物成分：非生物的物质和能量。(2)生物成分比较项目生产者消费者分解者营养方式自养异养异养生物类型①光合自养生物：绿色植物和蓝细菌等；②化能合成生物：硝化细菌等大多数动物；寄生的植物(如菟丝子)；某些微生物腐生细菌、真菌和少数动物地位生态系统的基石，主要成分生态系统最活跃的部分生态系统物质循环的关键成分作用①把无机物制造成有机物，把光能转化为有机物中的化学能；②为消费者提供食物和栖息场所①加速物质循环；②帮助植物传粉和传播种子将动植物遗体和动物的排泄物分解成无机物，供生产者重新利用(3)相互关系3．生态系统的营养结构(1)食物链①实例②特点：生产者为第一营养级，消费者所处营养级不固定，但一般不会超过五个营养级。③表现形式eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(起点：生产者,终点：不被其他动物捕食的动物，即最高营养级))④单向性：食物链中的捕食关系是长期自然选择形成的，通常不会逆转。(2)食物网①概念：在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系。②形成原因：生态系统中，一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物，而一种植食性动物既可能吃多种植物，也可能被多种肉食性动物所食。③功能：是生态系统物质循环和能量流动的渠道。④特点Ⅰ．同一种消费者在不同的食物链中，可以占据不同的营养级。Ⅱ．在食物网中，生物之间的种间关系可能出现多种，如两种生物可同时存在捕食和种间竞争关系。1．河流中所有生物和底泥共同组成河流生态系统。(×)提示：生态系统包括该区域内所有的生物和无机环境，包括所有生物、底泥、水及阳光等因素。2．生产者都是绿色植物，分解者都是微生物。(×)提示：生产者不一定是绿色植物，如硝化细菌；分解者主要是指营腐生生活的细菌、真菌和某些动物，如蜣螂等。3．生态系统的结构只包括食物链和食物网。(×)提示：生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构(食物链和食物网)。4．理论上分析，只有消费者不是生态系统必需的基础成分。 (√)5．在生态系统的营养结构中，食物网可使每种生物都限定在同一营养级上。(×)提示：食物网中同一种消费者在不同食物链中可以占据不同的营养级。6．生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越大。(×)提示：营养级越高的生物，其体型不一定越大，如吃树叶的虫子。7．食物网的复杂程度取决于该生态系统中生物的数量。(×)提示：食物网的复杂程度取决于该生态系统中生物的种类和数量。1．调查发现，在芦苇和荷花占种群优势的池塘中，不易发生水体富营养化现象，请说明原因。(选择性必修2P49“思考·讨论”)提示：藻类不能获得生长所需的足够的矿质元素和光照。2．某陆地生态系统有复杂的食物网，但其食物链也不会很长，原因是什么？(选择性必修2P52“图3——4”提示：生态系统的能量流动具有单向流动、逐级递减的特点，营养级越高，获得的能量越少，故该生态系统的食物链一般不会太长。1．在自然生态系统中，消费者的作用是_____________________________________________________________________________________(答两点)。提示：能够加快生态系统的物质循环；对于植物的传粉和种子的传播具有重要作用2．“稻—鸭共作模式”即使不额外施用化肥，也能保证水稻的正常生长，可能的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。提示：鸭产生的粪便，被水稻田中的分解者分解，使植物吸收利用的无机盐增多1．生态系统组成成分的易错辨析(1)生产者不一定是植物(如蓝细菌、硝化细菌)，植物不一定是生产者(如菟丝子营寄生生活，属于消费者)。(2)消费者不一定是动物(如营寄生生活的微生物等)，动物不一定是消费者(如秃鹫、蚯蚓、蜣螂等以动植物遗体或动物排遗物为食的腐生动物属于分解者)。(3)分解者不一定是微生物(如蚯蚓等动物)，微生物不一定是分解者(如硝化细菌、蓝细菌属于生产者，寄生细菌属于消费者)。2．食物链(网)中各营养级生物数量的变动分析(1)食物链中第一营养级的生物减少对其他物种变动的影响食物链中若处于第一营养级的生物减少，直接以其为食物的第二营养级生物因食物缺乏而数量减少，又会引起连锁反应，致使第三、第四营养级生物依次减少。(2)“天敌”一方减少，对被捕食者数量变动的影响一条食物链中处于“天敌”地位的生物数量减少，则被捕食者的数量变化是先增加后减少，最后趋于稳定。(3)复杂食物网中某种群数量变化引起的连锁反应分析①以中间环节少的作为分析依据，考虑方向和顺序为从高营养级依次到低营养级。②生产者相对稳定，即生产者比消费者稳定得多，所以当某一种群数量发生变化时，一般不需要考虑生产者数量的增加或减少。1．微生物的分解作用与细胞呼吸等同吗？请说明理由。提示：不能完全等同。微生物分解作用是微生物分泌酶到细胞外，将细胞外的大分子有机物分解成小分子有机物(也可能生成无机物)，然后再吸收进入细胞，微生物分解作用包括体外有机物分解和体内细胞呼吸作用。2．表中统计了某生态系统内各相关物种之间食物的比例关系，尝试绘出该生态系统的食物网。提示：3．探究蚯蚓在不同的环境温度下分解生活垃圾的速率，请写出该实验的基本思路。提示：先控制不同的环境温度，然后利用等量的生理状态相同的蚯蚓去分解等量的相同的生活垃圾，在相同的条件下处理一段时间后，检测并比较生活垃圾的剩余量。生态系统组成成分的分析与判断1．(2021·淄博高三一模)系统是由相互作用、相互依赖的若干组分有规律地结合而成的、具有特定功能的有机整体。右图为生态系统部分结构模型示意图，相关叙述错误的是()A．输入该系统的能量主要是太阳能，输出该系统的能量主要是热能B．若1～3为生态系统的生物组分，则三者间的信息传递都是双向的C．若1～3为食物链的3个营养级，则组分3含有的能量一定最少D．若2和3分别代表消费者和分解者，则组分1是生态系统的基石C[生态系统中能量的流动是单一方向的，能量以太阳能的形式进入生态系统中，以热能的形式不断散失于环境中，A正确；生态系统中信息在生物组分中往往都是双向传递的，B正确；若1～3为食物链中3个营养级，能量逐级递减，但由图无法判断2、3哪个营养级更高，因此组分3含有的能量不一定最少，C错误；若2和3分别代表消费者和分解者，则组分1代表生产者，生产者可以将无机物转化为有机物，是生态系统的基石，D正确。]2．如图为某生态系统的各成分关系简图，下列叙述错误的是()A．甲是生产者，属于自养生物，它是生态系统的基石B．乙是消费者，都是异养生物C．细菌都属于分解者，其异化作用类型主要是需氧型和厌氧型D．图中的“甲→乙”是生态系统的营养结构C[营腐生生活的细菌是分解者，有些细菌可以是生产者，如硝化细菌，还有些细菌可以是消费者，如寄生细菌，C错误。]生态系统组成成分的判断方法(1)根据生物类型判断生态系统的组成成分①自养型生物＝生产者：自养型生物包括光能自养生物(绿色植物和蓝细菌等)和化能自养生物(硝化细菌、硫细菌、铁细菌等)，它们都是生产者。②捕食或寄生异养型生物＝消费者：异养型生物不能直接把无机物合成有机物，而是以捕食或寄生方式获取现成的有机物来维持生活，它们都是消费者。③腐生异养型生物＝分解者：腐生异养型生物能把动植物的遗体、残枝败叶转变成无机物，包括少数的动物(如蚯蚓等)，它们都是分解者。(2)根据结构图判断生态系统的组成成分，如图所示：①根据双向箭头确定C、D为非生物的物质和能量或生产者，则A、B为消费者或分解者。②根据出入箭头数量的多少进一步判断：在C、D中指出箭头多的D为生产者；指入箭头多的C为非生物的物质和能量。③根据D→A→B，确定A为消费者、B为分解者。食物链(网)的分析3．(2021·大庆实验中学高三联考)某地区将低洼荒地通过引入水源改造成为湿地生态公园，改造后的湿地生态公园物种丰富度逐渐上升。下图是该公园生态系统食物网的一部分。下列分析正确的是()A．该生物群落成分缺少非生物的物质和能量B．昆虫与杂食性鱼类之间只存在捕食关系C．湿地生态公园的抵抗力稳定性低于原低洼荒地D．水草减少对草食性鱼类的影响强于其对杂食性鱼类的影响D[该生物群落成分只有生产者和消费者，缺少分解者，非生物的物质和能量不属于生物群落，A错误；昆虫与杂食性鱼类之间既有竞争又有捕食关系，B错误；低洼荒地通过引入水源改造成为湿地生态公园，改造后的湿地生态公园物种丰富度逐渐上升，营养结构复杂，抵抗力稳定性高于原低洼荒地，C错误；草食性鱼类直接以水草为食，杂食性鱼类既以水草为食，又以动物为食，食物来源丰富，水草减少对草食性鱼类的影响强于其对杂食性鱼类的影响，D正确。]4．(2021·滨海新区高三三模)某研究小组最初在垃圾堆中发现了某种放射性元素，后来先在周围的植物体内发现了该元素，接着在附近的动物体内也发现了该元素，放射性强度如图所示。下列叙述正确的是()A．蚱蜢、蜘蛛和蚯蚓可构成食物链B．该放射性元素不属于该生态系统的组成成分C．蜘蛛属于该生态系统中的第三营养级D．蚯蚓体内最迟出现放射性元素的原因是蚯蚓所处的营养级较高C[蚱蜢和蜘蛛均属于消费者，蚯蚓属于分解者，三者不能构成食物链，食物链是从生产者开始的，包括生产者和消费者，A错误；该放射性元素属于该生态系统中的非生物成分，B错误；该生态系统中植物属于第一营养级，蚱蜢属于第二营养级，蜘蛛属于该生态系统中的第三营养级，C正确；食物链中只有生产者和消费者，蚯蚓属于分解者，食物链中不包括分解者，D错误。]食物链和食物网中生物数量的变化分析5．(2021·襄阳四中高三模拟)如图表示一生态系统中生物种类间的相互关系。图中各种生物均生活在退潮后暴露出的岩石上，其中海藻、藤壶、贻贝和海葵固着于岩石表面，海星、石鳖和石槭则在岩石表面来回爬动找寻食物。图中的数字表示海星食物中各种类所占的比例(%)。以下分析错误的是()A．此食物网中属于次级消费者的生物有海星、荔枝螺、海葵B．既有捕食关系又有竞争关系的种类是海星和荔枝螺C．当除去全部海星一年后，石鳖、石槭数量增加D．当除去全部海星一年后，藤壶成为优势种，进而导致石鳖、石槭数量减少C[图中次级消费者，处于第三营养级的生物有海星、荔枝螺、海葵，A正确；图中海星和荔枝螺都以藤壶为食，二者有竞争关系，同时海星以荔枝螺为食，所以二者又有捕食关系，B正确；图中数字表示海星食物中各种类生物所占比例，从图中看出，藤壶提供了海星食物的64%，当海星全部死亡后，这部分藤壶得以生存，并迅速繁殖，占据大量岩石表面，成为优势种，从而使海藻在竞争中处于劣势，石鳖和石槭因食物减少而减少，C错误，D正确。]6．(2021·青岛高三模拟)某稻蟹农田生态系统中部分生物类群食物关系如图所示，稻田中蟹的密度对浮游动物和底栖动物种类数的影响情况如表所示。下列叙述错误的是()项目低密度养蟹田高密度养蟹田不养蟹常规稻田浮游动物种类数332930底栖动物种类数627A．稻—蟹农田生态系统中，蟹与底栖动物的种间关系是捕食和竞争B．底栖动物减少、浮游植物与杂草数量增多，蟹的数量可能增加C．采用“低密度养蟹”模式，其生态系统的抵抗力稳定性更高D．与不养蟹常规稻田相比，稻—蟹农田更能提高能量传递效率D[稻—蟹农田生态系统中，蟹与底栖动物都以杂草和浮游植物为食，体现了竞争关系，同时蟹也可以以底栖动物为食，体现的是捕食关系，A正确；识图可知，图中食物链有浮游植物→底栖动物→蟹，杂草→底栖动物→蟹，因此底栖动物减少，由于捕食者减少，因此浮游植物与杂草数量增多，而浮游植物与杂草传递到蟹的能量增加，故蟹的数量可能增加，B正确；析表可知，“低密度养蟹”的模式中浮游动物种类总数33种，底栖动物种类总数6种，“高密度养蟹”的模式中浮游动物种类总数29种，底栖动物种类总数2种，“低密度养蟹”的模式相比“高密度养蟹”模式，低密度养蟹田中的物种数更多，营养结构更复杂，其自我调节能力更强，抵抗力稳定性更高，C正确；稻田养蟹调整了能量流动的关系，实现了对生态系统中浮游动物、底栖动物等生物的物质和能量的利用，使能量持续高效地流向了对人类最有益的部分，提高了能量的利用率，但是不改变能量的传递效率，D错误。]考点2生态系统的稳定性1．生态平衡2．生态系统的稳定性3．生态系统稳定性的类型(1)类型(2)联系：二者一般呈负相关，a为抵抗力稳定性，b为恢复力稳定性。(3)影响因素4．提高生态系统的稳定性(1)意义：维持生态平衡，提高生态系统的稳定性，对于自然或人工生态系统是十分必要的。(2)措施①控制对生态系统的干扰强度，在不超过生态系统自我调节能力的范围内，合理适度地利用生态系统。②对人类利用强度较大的生态系统，应给予相应的物质、能量的投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。1．生态系统的稳定性，强调的是生态系统维持生态平衡的状态。(×)提示：生态系统的稳定性，强调的是生态系统维持生态平衡的能力。2．北极苔原生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性均较低。(√)3．负反馈调节是生态系统具备自我调节能力的基础。(√)4．在一块牧草地上栽种乔木树林后，其恢复力稳定性下降。 (√)5．一个相对封闭的生态系统中闯入某种大型肉食动物后，生态系统的各种成分相互作用达到新的平衡状态，这属于抵抗力稳定性。(×)提示：生态系统遭到破坏后又恢复原状，这属于恢复力稳定性。以蛙为例，描述该动物数量减少时，生态系统可能发生的变化，并讨论负反馈调节的作用。(选择性必修2P74“思考·讨论”)提示：当蛙数量减少时，昆虫、蜘蛛等因天敌减少而数量增加，而这一变化又会影响蛙的数量，使其增多。该过程中，负反馈调节发挥了作用。1．从生态学角度解释，污染物排放导致水质恶化的主要原因是____________________________________________________________________。提示：河流生态系统自我调节(自我修复)能力有限2．为了使单一作物的农田生态系统保持稳定，需要______________________________________________________________________________________。提示：不断施肥、灌溉、控制病虫害；还可以人工建造“生态屏障”1．生态系统中正负反馈调节的比较比较项目正反馈调节负反馈调节调节方式加速最初发生变化的那种成分所发生的变化抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化结果常使生态系统远离稳态有利于生态系统保持相对稳定实例分析已污染的湖泊污染加剧2．抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系1．某草原生态系统正在发生严重鼠害，农业部门在防治鼠害问题上提出了两种方案。方案一：投放高效鼠药；方案二：引入鼠的天敌。你认为有利于提高草原生态系统稳定性的方案是哪一种？简述理由。提示：方案二。投放鼠药，在消灭鼠的同时，也会杀死鼠的天敌，鼠药还会造成环境污染；引入天敌，由于鼠与天敌在数量上存在相互制约，可以长期将鼠的数量控制在较低水平，有利于提高该生态系统的稳定性。2．红耳龟原产于美洲，作为宠物引入我国。由于宠物弃养和放生行为，红耳龟野外种群数量逐渐增大，这对当地的生物多样性造成威胁。为了防控红耳龟的生态入侵，请为当地生态部门提出合理的建议。提示：开展关于红耳龟生态入侵的民众科普教育；监管放生行为。生态平衡与生态系统的稳定性间的关系分析1．下列关于生态平衡和生态系统稳定性的叙述中，不正确的是()A．生态平衡是生态系统发展到一定阶段，生态系统保持其结构与功能的相对稳定状态B．生态系统的稳定性是生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力C．生态系统的自我调节能力是生态系统维持稳定性的原因D．生态系统自我调节能力的基础是正反馈和负反馈调节D[生态系统发展到一定阶段，它的结构和功能能够通过一定的作用而保持相对稳定，维持生态平衡，A正确；生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力，叫做生态系统的稳定性，B正确；生态系统之所以能维持相对稳定，是由于生态系统具有自我调节能力，C正确；生态系统自我调节能力的基础是负反馈调节，D错误。]生态系统的稳定性分析2．(2021·烟台高三期末)自然灾害和人类活动能破坏自然生态系统，自然生态系统的恢复与重建需要利用恢复生态学的理论和技术。下列关于生态系统恢复的叙述，正确的是()A．抵抗力稳定性越低的生态系统其恢复力稳定性就越高B．恢复生态学主要是利用了生物群落演替理论，强调自我调节能力与生物的适应性C．减少捕食者和寄生生物的数量可提高生态系统的稳定性D．生态系统恢复稳定后，群落的物种组成不再改变B[抵抗力稳定性越低的生态系统一般其恢复力稳定性就越高，但是苔原生态系统、沙漠生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性都弱，A错误；根据分析，恢复生态学是利用生物群落的演替，使生态系统恢复到一定的水平，强调其自我调节能力和生物的适应性，B正确；捕食者和寄生生物属于生态系统的一部分，减少后生态系统的复杂程度降低，生态系统稳定性会降低，C错误；生态系统恢复稳定后，人类影响了演替的速度和方向，群落的物种组成可能会改变，D错误。]3．(2021·鄂东南省级示范高中高三联考)下图表示受到一定程度的干扰后，某生态系统功能的变化图，两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围，下列分析中不合理的一项是()A．x、y的大小可分别作为恢复力稳定性和抵抗力稳定性强弱的指标B．受到相同干扰后热带雨林生态系统与草原生态系统相比y值要小C．TS(x、y的乘积)面积越大，生态系统的整体稳定性越高D．x、y在同一系统内一般表现为相反关系，共同维持着生态系统的稳态C[据题意分析可知，x、y的大小可分别作为恢复力稳定性和抵抗力稳定性强弱的指标，A正确；热带雨林比草原生态系统的抵抗力稳定性强，受到相同干扰后热带雨林生态系统与草原生态系统相比y值要小，B正确；一般来说同一生态系统抵抗力和恢复力呈负相关(北极苔原系统除外)，x、y分别代表受到干扰后偏离正常范围的幅度，分别对应恢复力稳定性和抵抗力稳定性强弱的指标，二者共同维持系统的稳态，但面积越大，整体稳定性越低，C错误；x、y在同一系统内一般表现为相反关系，共同维持着生态系统的稳态，D正确。]考点3(探究·实践)设计制作生态缸，观察其稳定性1．实验原理(1)生态缸中必须包括生态系统的四种成分，特别需要注意必须有足够的分解者。(2)各种生物之间以及生物与无机环境之间，必须能够进行物质循环和能量流动。(3)生物之间要有合适的食物链结构，生物的数量不宜过多。(4)生态缸必须是透明的，这样可保证生态缸中有充足的太阳能。当然，生态缸一定要封闭，防止外界生物或非生物因素的干扰。2．实验流程铺垫细沙↓注水：注入适量的河水或池塘水，使缸内有陆上与水下之分↓放置动植物：根据生物本身的生活习性正确放置适量的生物个体↓密封生态缸：用胶带将生态缸口密封↓移置生态缸：将生态缸放置在光线良好的散射光下↓观察记录：每周定时观察生态缸中生物的存活和水质变化情况1．实验设计要求设计要求相关分析生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全(具有生产者、消费者和分解者)生态缸中能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定生态缸的材料必须透明为光合作用提供光能；便于观察生态缸宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的空间便于操作；缸内储备一定量的空气生态缸的采光要用较强的散射光防止水温过高导致水生植物死亡2．生态缸稳定性的观察与分析(1)观察稳定性，可通过观察动植物的生活情况、水质变化、基质变化等判断生态系统的稳定性。(2)由于生态缸极为简单，自我调节能力极弱，抵抗力稳定性极低，其稳定性易被破坏。因此，生态缸内的生物只能保持一定时间的活性。1．(2021·日照高三模拟)微水景生态缸改变了传统鱼缸与盆景的单一观赏效果，吸纳园林山水特点于微景，能在鱼缸中形成一个稳定的微型生态系统，保证了鱼类、植物等生物的存活，实现“零换水”。下列有关说法错误的是()A．放入该生态缸中的不同营养级生物之间的比例要适当B．微水景生态缸要定期通气，以保证各种生物的正常呼吸C．生态缸的营养结构比较简单，一般很难长时间维持相对稳定D．当微水景生态缸达到稳定状态后，各种生物的种群数量均达到K值D[生态缸达到稳定状态后，各生物种群数量保持相对稳定，但并不一定均能达到K值，D错误。]2．现有A、B两个密闭透明的生态瓶，其生物组成和光照条件如下表。一段时间后，发现A瓶的生态系统较B瓶的稳定。下列分析合理的是()生态瓶编号光照含微生物的泥沙浮游藻类水草浮游动物A＋＋＋＋＋B－＋＋＋＋注：“＋”表示有，“－”表示无。A．A瓶中的所有生物组成了食物网，而B瓶中所有生物组成一条食物链B．A瓶中有光照，生产者固定的全部太阳能是能量流动的源头C．B瓶浮游动物种群密度降低只是因为缺乏食物D．当A瓶中能量的输入≥能量的散失时，处于稳定状态D[A瓶中的浮游动物捕食浮游藻类和水草，组成了食物网，且A瓶中的分解者不参与食物网的组成，B瓶中所有生物不一定组成一条食物链，A错误；A瓶中有光照，生产者固定的全部太阳能，是流经生态系统的总能量，而能量流动的源头是太阳能，B错误；B瓶浮游动物种群密度降低是因为缺乏阳光，C错误；当A瓶中能量的输入≥能量的散失时，A瓶的生态系统处于相对稳定状态，D正确。]1．核心概念(1)(选择性必修2P48)生态系统：在一定空间内，由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体。(2)(选择性必修2P51)食物网：食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系。(3)(选择性必修2P73)生态平衡：生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。(4)(选择性必修2P74)负反馈：在一个系统中，系统工作的效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，并且使系统工作的效果减弱或受到限制，它可使系统保持稳定。(5)(选择性必修2P74)生态系统的稳定性：生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力。2．结论语